Сенная палочка — бактерия Bacillus subtilis¶

Сенная палочка (лат. Bacillus subtilis) — грамположительная спорообразующая бактерия рода Bacillus, широко распространённая в почве, на растениях и в кишечнике насекомых. Вид является классической моделью в микробиологии и генетике бактерий, а также одним из наиболее изученных представителей прокариот. Бактерия не считается патогенном для человека и применяется в промышленном производстве ферментов, биопестицидов и добавок.

¶Происхождение названия

Название «сенная палочка» закрепилось за бактерией из-за способности вызывать процессы гниения и брожения в сене и соломе. Впервые возбудитель был описан в XIX веке в связи с изучением процессов брожения и гниения растительных остатков. Латинское название Bacillus subtilis (буквально «тонкая палочка») отражает морфологию клетки — тонкую палочковидную форму.

¶Морфология и строение

Клетки сенной палочки — прямые палочки с закруглёнными концами, длиной 2–4 мкм и шириной 0,5–1 мкм. Бактерия подвижна за счёт перитрихиально расположенных жгутиков. Образует эндоспоры, устойчивые к высокой температуре, высыханию и химическим воздействиям, что обеспечивает выживание в неблагоприятных условиях. Споры прорастают при улучшении условий среды, что позволяет популяции быстро восстанавливаться.

Клеточная стенка содержит пептидогликан и тейхоевые кислоты, характерные для грамположительных бактерий. Геном B. subtilis содержит около 4,2 млн пар оснований и кодирует примерно 4300 генов, что делает его одним из крупнейших среди известных бактерий.

¶Экология и распространение

Сенная палочка — типичный обитатель почвы, особенно ризосферы (зоны вокруг корней растений). Она обнаруживается на листьях, в компосте, в воде и в кишечнике насекомых. Бактерия относится к факультативным анаэробам: способна расти и в присутствии кислорода, и без него.

B. subtilis образует биоплёнки на твёрдых поверхностях, что усиливает устойчивость популяции к внешним стрессам. Многие штаммы продуцируют антимикробные пептиды (субтилины, фенгицины), подавляющие рост конкурентов.

¶Роль в науке

Сенная палочка стала одной из первых бактерий, используемых в генетических исследованиях. В 1958 году Сидней Бреннер, Чарльз Янوفски и Джон Спайзман провели на ней фундаментальные работы по генетической рекомбинации. Позже B. subtilis стала моделью для изучения:

• процесса спорообразования;
• регуляции генной экспрессии;
• трансформации (естественного поглощения ДНК из среды);
• формирования биоплёнок.

В 2003 году был полностью секвенирован геном штамма 168, что открыло возможности для геномного анализа и генной инженерии.

¶Применение

¶Промышленное производство

B. subtilis GRAS-статус (признана безопасным организмом FDA) позволяет использовать её в производстве ферментов — амилаз, протеаз, липаз, — применяемых в пищевой, моющей и текстильной промышленности. Бактерия продуцирует ряд антибиотиков (субтилин, фенгимин), а также витамины группы B.

¶Сельское хозяйство

Штаммы B. subtilis используются как биопестициды и биостимуляторы роста растений. Они подавляют фитопатогенные грибы и бактерии, а также улучшают усвоение минеральных веществ корнями. В России и других странах зарегистрированы препараты на основе сенной палочки для обработки семян и почвы.

¶Медицина и ветеринария

Препараты на основе B. subtilis применяются в качестве пробиотиков для нормализации микрофлоры кишечника у человека и животных. Бактерия используется в производстве вакцин и как система экспрессии для получения рекомбинантных белков.

¶Безопасность

Bacillus subtilis не считается патогенным для человека. Редкие случаи инфекций описаны у людей с ослабленным иммунитетом, но они носят единичный характер. В отличие от близкого родственника Bacillus cereus, сенная палочка не продуцирует типичные пищевые токсины.

¶Сенная палочка в России

В отечественной микробиологии B. subtilis изучается с середины XX века. На её основе созданы и производятся ряд биопрепаратов, применяемых в сельском хозяйстве и медицине. Исследования ведутся в Институте микробиологии РАН и профильных вузах.

Источники:

• Бережная А. С. Микробиология. — М.: Высшая школа.
• Крылов И. Н., Акимов В. Н. Микробиология. — СПб.: Издательство СПбГУ.
• Harwood C. R., Cutting S. M. Molecular Biological Methods for Bacillus. — Wiley, 1990.
• Sonenshein A. L., Hoch J. A., Losick R. Bacillus subtilis and Its Closest Relatives. — ASM Press, 2002.